主要介绍用集成电路CD4053实现的模拟开关型防抖动电路

1、主要介绍用集成电路CD4053实现的模拟开关型 防抖动电路1引言当机械开关工作时，其开关触点的闭合和张开，都会产生随机性的机械抖动，给 电路产生不希望的振荡脉冲和干扰。因此，防抖动电路和防抖动软件成为计算机 外设的重要接口部分。常见的防抖动电路用的集成片较多，电路也较复杂，市场 上也能买到防抖动的专用集成片，成本都比较高。下面介绍两个用模拟开关 CD4053实现的防抖动电路。2输出互补式模拟开关型防抖动电路图1(a)是用1只CD4053、3只电阻器(R1R3)和1只电容器C等构成的防抖 动电路。CD4053中的3个模拟开关(G1G3)都是双向单刀双掷模拟开关，用 单电源电压VDD供电。模拟开关

2、G3的1端作为输入端接地，0端也作为输入 端接电压VDD，输出端Q相对于其控制端Q呈倒相门工作状态。同样模拟开关 G2的1端作为输入端经电阻器R2接地，0端也作为输入端经电阻器R3接电压 VDD，输出端Q相对于其控制端Q也呈倒相门工作状态。模拟开关G2、G3的 输出端和控制端相互交连，构成了一个S-R双稳触发器，触发信号S和R分别 设在模拟开关G2的1输入端和0输入端，其工作的真值表如表1所示。模拟开 关G1的公用端作为输入信号VI的输入端；0端作为触发信号S的输出端，连到 模拟开关G2的1输入端；1端作为触发信号R的输出端，连到模拟开关G2的 0输入端。模拟开关G2的输出端Q经电阻器R1和电

3、容器C构成的积分器连到 模拟开关G1的控制端A。要选择电阻器R1R3的参数使R1R2=R3RON，其中RON是模拟开关G2 的导通电阻，约为300Q；同时还要选择电容器C，使时间常数R1C足够大于输 入信号VI边沿振荡的时间。cCi(a)防抖动电路(B)工作时序图图1输出互补式模拟开关型防抖动电路及其工作时序图表1真值表SR璃?QQ璃?000101QQ璃?10不定1110在加电的瞬间，输入信号VI=0，由于电容器C上的电压不能突变，故使模 拟开关G1控制端A的电压VA=0，因此，模拟开关G1的0输出端S导通在输 入端VI=0电位上，1输出端R经电阻器R3接电压VDD。从表1中可以看出， 此时在

4、SR=01排内QQ=QQ，即SR双稳触发器处于QQ=01或QQ=10的随机 状态.假如SR双稳触发器处于QQ=01的初始状态，则模拟开关G1的状态不 再变化，模拟开关G2的状态也不再变化，SR双稳触发器也就停留在QQ=01 的初始状态。假如SR双稳触发器处于QQ=10的初始状态，则G2开关的输出 电压VQ=VDD要经过电阻器R1对电容器C开始充电，G1开关的控模拟开关型 防抖动电路图2单门输出式模拟开关型防抖动电路制端A上电压VA呈指数方式上升。当VA上升到G1开关的封换电压VT 时，G1开关的1输出端R导通在VI=0电位上，0输出端S=0，从表1中可以看 出，此时SR双稳触发器就会从QQ=1

5、0状态改变为QQ=01状态。紧接着电容 器C经过电阻器R1和G2开关输出端Q放电，VA又呈指数方式下降，使G1 开关的0输出端又迅速回到导通在VI=0的电位上，1输出端R也迅速回到导通 在VDD电位上。从表1中又可以看出SR双稳触发器当触发信号SR从SR=00 排跳到SR=01排时并不改变自己的QQ=01的状态。总之，图1(a)电路加电之后， 当V2=0时，SR双稳触发器总是停留在QQ=01的初始状态，等待输入信号 VI出现上跳变沿。在SR双稳触发器处于QQ=01初始状态下，一旦输入信号VI出现带抖动的正跳 变沿，经过G1开关输出抖动的信号S到G2开关的1输入端，使SR双稳触 发器进入QQ=1

6、0状态。由于S信号的抖动，SR信号在SR=01和SR=11两排中 往返跳动，但SR触发器一旦进入QQ=10状态之后就一直稳定在此状态。同 时电压VQ=VDD经电阻器R1向电容器C充电，VA电压呈指数方式上升，等 VA=VT时，VI上跳沿的抖动脉冲已经过去，G1开关的1输出端R导通在VI 的高电位上。此时SR=01，但S-R双稳触发器仍稳定在QQ=10状态，VQ=VDD 继续经电阻器R1对电容器C充电，直到VA=VDD为止。当输入信号VI出现带抖动的下跳沿时，经G1开关1输出端输出的R信号也出 现抖动，它首先使S-R双稳触发器进入QQ=01状态，然后在表1中SR=00或 SR=01两排之间往返跳

7、动，保持QQ=01状态。电容器C经电阻器R1和G2开关 输出端Q开始放电，VA呈指数方式下降。等VA降到VA=VI时，G1开关的0 输出端S又导通在VI输入端的VI=0电位上，使SR=01，此时VI的下降沿抖动 脉冲已过去,S-R双稳触发器又进入并保持在QQ=01状态。电容器C经电阻器 R1、G2开关的输出端Q继续放电，直放到VA=0为止。3单门输出式模拟开关型防抖动电路当不需要互补输出时，也可以用模拟开关构成单门输出式模拟开关型防抖动电路。 图2就是用CD4053中的模拟开关G1、G2和电阻器R1R3和电容器C实现的 这种电路。模拟开关G2的0输入端设为S端，一方面经电阻器R2接地，另一 方

8、面接G1开关的0输出端;1输入端设为R端，一方面经电阻器R3接电压VDD， 另一方面接G1开关的1输出端；G2开关的输出端Q反馈到自己的控制端，构 成了一个单门输出的SR双稳触发器，其真值表如表2所示。G1开关的公共 端作为输入信号VI的输入端，0端作为S信号的输出端，1端作为R信号的输 出端，控制信号由G2开关输出端Q经电阻器R1和电容器C构成的积分器后提 供。表2真值表SR璃?Q00001Q10不定111同样，选择电阻器的R1R2=R3RON，并选择电容器C，使时间常数R1C 足够大于输入信号VI的?沿振动时间。模拟开关G1，电阻器R1和电容器C在图1(a)中的接法和在图2中的接法完全 一样。真值表1中去掉Q栏后和真值表2完全一样。因此，图1(b)中去掉Q时 序图后就成为图2电路的工作时序图。所以图2电路的工作过程也就和图1(a) 相同，此地不再多作介绍。4结束语上述模拟开